基于隊列理論CSMA/CA機制的無線傳感器異構(gòu)機制
從上面的式(18)~(20)可以看到操作點參數(shù)可以通過數(shù)學(xué)迭代的方法唯一求出,從而可以得到數(shù)據(jù)包的傳輸時間度量。引入M/G/1/K隊列理論分析節(jié)點中的數(shù)據(jù)包的傳送情況。隊列有K個數(shù)據(jù)包,每個數(shù)據(jù)包的長度為L,每個數(shù)據(jù)包的傳送時間的概率母函數(shù)為Ttr(Z),那么P0和μ0為:
3 仿真驗證
通過NS-2仿真軟件來驗證數(shù)據(jù)包的實時性能。參考文獻所述的仿真搭建我們的仿真平臺。所有節(jié)點都分布在以sink節(jié)點為圓心、半徑為5 m的圓內(nèi);每個節(jié)點都在彼此的傳輸范圍內(nèi),節(jié)點的傳輸距離為11 m;每個節(jié)點都能偵聽到其他節(jié)點的傳輸,也就是說不存在隱藏終端。仿真參數(shù)如表1所示。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/159285.htm
根據(jù)式(24)的分析,可以看到數(shù)據(jù)包的傳送時間度量(我們將所有的時間度量歸一化為backoff時間大小)與MAC參數(shù)、系統(tǒng)的操作點、數(shù)據(jù)包長度和緩存大小有關(guān)系。MAC的參數(shù)選取backoff計數(shù)器的初始值為m=5;backoff階段值為23;重傳計數(shù)器為r=3;數(shù)據(jù)包的長度為L=5個backoff大小。而每種情況的操作點可以根據(jù)式(18)~(20)用數(shù)學(xué)的迭代的方法計算出來。把這些參數(shù)應(yīng)用在實際的仿真環(huán)境中,得到了數(shù)
據(jù)包的平均傳送時間,如圖3所示。
取R=λ1/λ2,以其作為數(shù)據(jù)包訪問時間的度量基準,并把節(jié)點數(shù)目的比例作為度量系統(tǒng)非均勻度即非對稱度的度量,也就是說,系統(tǒng)的最大非均勻度即最大非對稱度是兩種節(jié)點的數(shù)目相當(dāng)如N1=5,N2=5和N1=13,N2=12,而系統(tǒng)的最小非均勻度是兩種節(jié)點的數(shù)目相差最大如N1 =23,N2=2。從圖中得到:隨著節(jié)點數(shù)的增加,數(shù)據(jù)包的平均delay增加;隨著非均勻度的增加,delay會增加;隨著隊列長度的增加,delay會增加;在R=1時,也就是兩種節(jié)點的數(shù)據(jù)包到達率相同,總的數(shù)據(jù)包數(shù)λ1N1+λ2N2在不同的節(jié)點組成情況下相等,所有的delay值相同,并且delay達到最大值。從圖中看出,仿真結(jié)果與分析結(jié)果是基本誤差在3.251%~8.562%范圍內(nèi),這個誤差是可以允許的。
分析了在R=1的特殊情況下,也就是系統(tǒng)節(jié)點為均勻分布時的delay性能,如圖4所示。隨著數(shù)據(jù)包到達率的增加,隊列長度小的情況如K=1,delay會緩慢增加;對于隊列長度大的情況,delay增加比較劇烈;隊列長度為6時,delav在λ=0.756時達到最大值。
4 結(jié)論
文中采用了兩個半馬爾可夫鏈和一個宏觀馬爾可夫鏈模型描述了IEEE 802.15.4標準中一種新的CSMA/CA非均勻機制OSTS,并分析提高了網(wǎng)絡(luò)實時性能。在有限節(jié)點數(shù)和理想信道的情況下,分析了該機制在非均勻的數(shù)據(jù)包到達率和非飽和條件下各個數(shù)據(jù)包訪問信道的時間性能,并且通過NS-2仿真驗證了分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)文中的分析與仿真的結(jié)果是很吻合的。文中最大的特點是,數(shù)據(jù)包之間沒有優(yōu)先權(quán)的限制,所有包都有相同的機會訪問信道,無論是同一種節(jié)點還是不同種節(jié)點之間,這是與先前分析非均勻網(wǎng)絡(luò)等中性能僅是各個節(jié)點性能的簡單代數(shù)相加最大的區(qū)別。分析了兩種節(jié)點在相同的數(shù)據(jù)包到達率條件下的實時性能,發(fā)現(xiàn)其訪問時間隨著到達率的增加急劇增加。
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